现在正是盛夏季节，天气比较炎热，很多朋友都希望在凉爽的环境中去生活或者工作。今天告诉大家一个好消息，我国科学家研发出一种能降温的“光学超材料织物”！

　　华中科技大学陶光明课题组和浙江大学马耀光课题组就设计了这样一种光学超材料织物，它可以自己给自己降温，温度比周围环境低2-10℃。这一成果日前在线发表在国际权威学术期刊《科学》上。

　　这种全新结构的超材料织物在宏观上体现为多层织物结构。它可以根据织物的多层空间结构、纤维结构，以及纤维内部纳米结构，在不同的空间、不同的尺度上进行分级，形成了一种宏观有序、微观随机的形态学分级体系（图1a）。

　　根据该结构设计，0.3~25 μm的光谱大体被分解为三个波段，交由织物中的不同级次响应。

　　顶层的聚四氟乙烯（PTFE）多孔薄膜、底层主体织物中的二氧化钛（TiO2）纳米颗粒及微米级的聚乳酸（PLA）聚合物纤维（图1b,c），分别响应紫外、可见-近红外以及中红外波段，为织物提供了宽谱的太阳反射，以及高效的中红外发射。

　　图1 超材料织物的结构和表征。（a） 用于日间辐射冷却的超材料织物示意图； （b） PTFE服装膜的电镜图； 比例尺，5 μm; （c） 超材料纤维横截面的电镜图； 比例尺，5 μm; （d） 超材料纤维照片； 比例尺，10 cm; （e） 超材料织物照片； 比例尺，20 cm; （f） 超材料织物在0.3-25 μm的反射率和发射率光谱图；

　　该研究团队将光学随机超材料与批量纤维制备技术相结合，获得了均匀连续的超材料纤维（图1d）；进一步利用纺纱织造和层压技术，制备得到超材料织物（图1e）。该织物在太阳光波段（0.3-2.5 μm）具有92.4%的反射率、在中红外波段（8-13 μm）具有94.5%的发射率（图1f）。

　　基于可扩展、高通量、全自动制造技术，这项成果克服了长期以来将实验室规模的织物应用于热管理实际场景的挑战。革新的织物技术通过分级形态设计，实现了材料-光学-纺织技术的跨领域多学科协同创新，启示并推动传统纺织工业的创新与发展。

　　超材料织物借助大气透明窗口（8-13 μm）增强热量与外部寒冷空间的热交换，并对整个太阳辐射波段（0.3-2.5 μm）实现高效的阻挡。经严格的测试，在无源输入条件下，超材料织物可实现全天低于环境温度2-10℃的良好辐射制冷效果（图2a,b）。

　　图2 超材料织物的降温性能测试。（a） 测试装置示意图和样品照片； （b） 超材料织物24小时辐射制冷性能测试曲线图（2020年12月5-6日，中国广州，北纬23°5′32′′，东经113°23′45′′）； （c） 超材料织物人体降温对比测试照片； （d）超材料织物人体降温对比测试红外图（2020年12月13日，中国西双版纳，22°10′22″N，100°51′29″E）

　　超材料织物还具备低成本、绿色环保、可产业化等优势，对实现高效的户外个人热管理、推动智能纺织品的产业化技术开发及应用具有重要意义，顺应全球绿色低碳发展潮流。